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不同環(huán)境介質(zhì)中有機(jī)磷酸酯賦存狀況和源解析研究

2023-03-15 04:39:24陳玉婷董玉瑛鄒學(xué)軍
關(guān)鍵詞:阻燃劑介質(zhì)污染物

陳玉婷,董玉瑛,焦 健,李 樂,鄒學(xué)軍

(大連民族大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院,遼寧 大連116605)

有機(jī)磷酸酯(organophosphate esters,OPEs)因其具有良好的阻燃效果,被廣泛地用作阻燃劑、增塑劑和消泡劑等,運(yùn)用到塑料、家具、電子產(chǎn)品等行業(yè)[1-3]。根據(jù)阻燃劑使用方式的不同,可分為反應(yīng)型阻燃劑和添加型阻燃劑。添加型阻燃劑比反應(yīng)型阻燃劑使用更為方便,始終占據(jù)阻燃劑行業(yè)的主體地位,添加型OPEs容易在生產(chǎn)、使用以及處置回收過程中,通過揮發(fā)、浸潤和磨損等途徑進(jìn)入環(huán)境,在水[4]、大氣[5]、土壤[6]等環(huán)境介質(zhì)中均有檢出。近年國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)OPEs對生物具有生殖毒性、內(nèi)分泌干擾活性和致癌性等毒害作用,其在環(huán)境中的具有環(huán)境持久性、遠(yuǎn)距離遷移性和生物可利用性等特點(diǎn),其環(huán)境歸趨和毒性風(fēng)險(xiǎn)引起人們的廣泛關(guān)注。多項(xiàng)研究表明,OPEs的生物毒性可通過人體母體血液傳播造成嬰兒智力低下[7]、影響性別基因[8],同時(shí)可改變糖尿病患者體內(nèi)的固醇類激素含量[9]。研究小鼠暴露在低劑量濃度的磷酸三苯酯(Triphenyl phosphate,TPhP)時(shí)可影響小鼠的脂質(zhì)分解代謝過程,發(fā)現(xiàn)其可使過氧化物酶體增殖物激活的受體α調(diào)控的基因表達(dá)異常[10]。同時(shí),Xiong等[11]研究了磷酸三(2-丁氧基)乙酯(Tris(2-butoxyethyl)phosphate,TBOEP)對斑馬魚幼蟲的毒性影響,主要是其發(fā)育早期參數(shù)如體長、成活率、孵化率以及心率等方面發(fā)生了改變,從而畸形率上升,體長基因表達(dá)異常,造成基因凋亡。由于OPEs對生物毒害作用強(qiáng),研究其在環(huán)境中的賦存狀況和環(huán)境歸趨對于OPEs的健康風(fēng)險(xiǎn)防控至關(guān)重要。

研究表明,在環(huán)境中OPEs賦存來源主要是水環(huán)境中的直接釋放[12]、大氣的流動(dòng)傳播[13]、土壤吸收[14]以及對水生生物體的儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)化[15,16]。對OPEs的研究大多聚焦在暴露水平、毒性效應(yīng)以及降解機(jī)制等方面,涉及OPEs在環(huán)境賦存狀況和源解析方面的研究有限,制約了OPEs污染防控的準(zhǔn)確性。為了探究OPEs在不同環(huán)境介質(zhì)中的賦存狀況,本文綜述了OPEs自身的理化性質(zhì),OPEs在不同環(huán)境介質(zhì)中的賦存狀況和源解析,為OPEs建立污染風(fēng)險(xiǎn)防控體系提供參考。

1 典型OPEs理化性質(zhì)

OPEs是一種磷酸酯類的衍生物,大多具有相似的骨架結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)如圖1所示。根據(jù)取代基的不同可以分為三種:烷基類OPEs、芳基類OPEs和氯代類OPEs。OPEs大多用作阻燃劑,同時(shí)可以作為塑化劑以及消泡劑,從阻燃效果來說氯代OPEs更為顯著。氯代類OPEs阻燃作用主要是依靠氯離子取代氫離子和OH自由基,從而延緩燃燒速度,防止火勢蔓延。氯代OPEs容易揮發(fā)、親水性強(qiáng),容易遷移到各種環(huán)境介質(zhì)當(dāng)中,且對生物降解抗性強(qiáng)。例如,在環(huán)境介質(zhì)中常見的氯代OPEs三(2-氯乙基)磷酸酯(Tris(butyl) phosphate,TCEP)的log KOW為1.44,說明了其易溶于水和有機(jī)溶劑的性質(zhì)。TCEP已被作為水生環(huán)境的微污染物,在污水處理系統(tǒng)中處理效率低。氯代磷酸酯對于生物降解具有抗性,這也造成了OPEs在環(huán)境中的持久性,不易降解。與氯代類OPEs比較,烷基類OPEs水溶性強(qiáng)、易揮發(fā),如磷酸三正丁酯(Tris(butyl) phosphate,TNBP)的log KOW為4.0,磷酸三(2-乙基己基)酯(Tris (2-ethylhexyl) phosphate,THEP)的log KOW為9.49。芳基類OPEs容易與生物富集,與土壤發(fā)生吸附,疏水性強(qiáng),如TPhP生物富集系數(shù)為113,log KOW為4.59,容易與生物富集,在污水處理系統(tǒng)中容易被降解。典型的10種OPEs的相關(guān)理化參數(shù)見表1。

表1 典型10種OPEs的理化參數(shù)

由于OPEs的揮發(fā)性和易溶于水的特性(圖1),使其更容易促進(jìn)向環(huán)境介質(zhì)如大氣、水、土壤中進(jìn)行擴(kuò)散。親水性強(qiáng)使OPEs在三相介質(zhì)分配中更傾向于水體分散,進(jìn)而導(dǎo)致OPEs更容易被生物富集,對生物體產(chǎn)生相互作用。OPEs揮發(fā)性促使其隨大氣氣流運(yùn)動(dòng),促進(jìn)OPEs向不同環(huán)境介質(zhì)的遷移。

圖1 OPEs結(jié)構(gòu)示意圖

2 不同環(huán)境介質(zhì)OPEs的賦存狀況

由于OPEs具有環(huán)境持久性、遠(yuǎn)距離遷移性,OPEs已在多種環(huán)境介質(zhì)廣泛檢出。研究國內(nèi)外不同環(huán)境介質(zhì)中OPEs的賦存狀況,可為OPEs源解析和環(huán)境歸趨的研究提供參考。

2.1 氣相中的OPEs

OPEs在國內(nèi)外氣相中廣泛檢出,其濃度水平在幾ng·g-1到幾千μg·g-1之間,研究表明氣相中OPEs的主要來源是工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品空間的釋放和電子垃圾回收等[17-19]。TCEP、TDCP、TCPP、TPHP、TIBP是氣相介質(zhì)的優(yōu)勢OPEs[17],但不同優(yōu)勢OPEs受到地理區(qū)域、大氣遷移轉(zhuǎn)化過程和工業(yè)情況等方面的共同影響[18-19]。

在對空氣和灰塵中OPEs的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)空氣中含有大量微小固體顆粒懸浮,OPEs可以吸附在固體顆粒表面隨著氣流運(yùn)動(dòng),并且同時(shí)可以隨著干濕沉降到地表或滲入地下,具有時(shí)空分布特性。在國內(nèi),Wang等[20]在對中國南方某地區(qū)進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn),城市中OPEs濃度主要與電氣、電子、塑料和化學(xué)工業(yè)相關(guān),農(nóng)村地區(qū)濃度水平與電子廢物區(qū)域顯著相關(guān)。Christia等[21]采集了10個(gè)廣州家庭的室內(nèi)灰塵樣品,通過分析發(fā)現(xiàn)TCPP、TCEP和EHDP是主要的OPEs,其平均濃度范圍分別為797 ng·g-1、493 ng·g-1、204 ng·g-1,氯代OPEs最高濃度可達(dá)到6 137 ng·g-1。Zeng等[22]對華南地區(qū)顆粒物進(jìn)行OPEs的調(diào)查研究,結(jié)果表明不同地區(qū)來源的OPEs組成不同,城市OPEs組成與電子廢物組成相似,而空氣背景調(diào)查發(fā)現(xiàn),OPEs可通過大氣輸送向其他地區(qū)遷移。目前在國外也具有相關(guān)的報(bào)道,Brommer等[18]從英國的不同室內(nèi)環(huán)境中獲得樣品,發(fā)現(xiàn)TCPP的中值濃度超過了世界其他地方所報(bào)告的濃度水平。同時(shí),英國室內(nèi)粉塵報(bào)告中,TCPP和TDCP的濃度分別為370 μg·g-1和740 μg·g-1。Zhou等[19]采集了萊茵河/美因河州的七個(gè)室內(nèi)環(huán)境OPEs,檢出了10種OPEs,TCPP,三TBOEP,TPHP和TIBP檢出頻率大于97%,總濃度(∑OPEs)范圍為5.9 μg·g-1~4 800 μg·g-1,分析其來源主要是建材市場產(chǎn)品空間的釋放。2020年,Wannomait等[23]通過模擬人體的肺泡評估越南北部車間工人廢水處理廠中三種灰塵顆粒介質(zhì)的OPEs吸入水平為1 900 ng·g-1、1 400 ng·g-1和270 ng·g-1,可以發(fā)現(xiàn)OPEs的生物可吸入濃度存在一定的水平,電子垃圾拆解車間工人長期處于暴露狀態(tài)下對人體具有極大的危害性。

2.2 水相中的OPEs

OPEs在環(huán)境中濃度水平最高的介質(zhì)主要是水體環(huán)境,一方面,隨著空氣氣流運(yùn)動(dòng)傳輸在水體上方,在干濕沉降作用下落入海洋和河流,水流輸送是OPEs在河流樣品濃度升高的原因[24]。另一方面,污水排放是水體中OPEs升高的主要原因[25-26]。

在國內(nèi),Wang等[24]在2015年分析了40條渤海的源頭河流中OPEs的含量水平,總OPEs范圍為9.6 ng·L-1~1 549 ng·L-1,平均為300 ng·L-1,其中占比最大的主要是TCPP(4.6 ng·L-1~921 ng·L-1)和TCEP(1.3 ng·L-1~268 ng·L-1)。Xing等[25]對中國長江流域下游OPEs的發(fā)生和風(fēng)險(xiǎn)評估做了分析,總OPEs濃度范圍為55.6 ng·L-1~5 071 ng·L-1,中值為144 ng·L-1,其中鹵化OPEs是主要污染物,平均為61.6%,分別是TCPP(12.645 0 ng·L-1)和TCEP(11.012 02 ng·L-1)。結(jié)果顯示南方城市水體中OPEs含量高于北方城市,這是因?yàn)槟戏匠鞘蠴PEs的使用量大,因此水體環(huán)境中OPEs的含量就較高。在國際上,對于水相中OPEs的存在也有大量的報(bào)道,Park等[26]在韓國的八個(gè)主要城市和四個(gè)代表性流域采樣分析了OPEs的濃度為74.0 ng·L-1~342 ng·L-1,主要檢測物質(zhì)是TCEP,TCPP,以及TBOEP。Suhring等[27]研究加拿大北極地區(qū)的OPEs污染狀況,均檢測出了氯代OPEs和非氯代OPEs;氯代OPEs污染較明顯,濃度水平在分別為10 ng·L-1和1.3 ng·L-1,且證實(shí)了河流運(yùn)輸和排放是其主要的污染來源。與國內(nèi)文獻(xiàn)對比,氯代OPEs均能檢出,說明其在環(huán)境中具有持久性和難降解性,作為主要的優(yōu)勢OPEs廣泛存在。國內(nèi)外研究數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),國內(nèi)城市OPEs濃度水平高于國外,可能不同地區(qū)行業(yè)管理規(guī)定有關(guān)。

2.3 土壤相中的OPEs

近年來,土壤中的OPEs污染狀況受到人們的廣泛關(guān)注,其污染情況主要與人類活動(dòng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。

印紅玲等[28]對成都市表層土壤中7中OPEs濃度水平進(jìn)行了檢測,發(fā)現(xiàn)成都市主城區(qū)表層土壤中7種OPEs(∑7OPEs)的含量水平在31.621 1 ng·g-1之間。楊志豪[29]對重慶市城市土壤有機(jī)污染物質(zhì)的污染特征含量調(diào)查,OPEs總量(∑12OPEs)范圍為10.710 8 ng·g-1,平均值為46.4 ng·g-1,處于國內(nèi)外較低水平。何明靖等[30]在對三峽庫區(qū)土壤污染分布研究中發(fā)現(xiàn)了土壤樣品中存在12種OPEs,研究結(jié)果顯示Σ12OPEs在三峽庫區(qū)農(nóng)田和消落帶土壤中的含量范圍分別為52.180 ng·g-1和156 428 ng·g-1,農(nóng)田地區(qū)污染來源除了大氣干濕沉降的來源部分,其余部分主要是建筑裝潢材料以及室內(nèi)源排放,面對消落帶土壤中OPEs可能是建筑材料和交通源排放共同作用結(jié)果。王詩雨[31]探究了遼河口濕地中的OPEs,TNBP是遼河口濕地土壤中的主要污染物,占13種OPEs的百分比約為1.57%~4.99%。Kurt-Kataku等[32]在對土耳其布爾薩土壤進(jìn)行檢測分析,發(fā)現(xiàn)采樣點(diǎn)中烷基OPEs占主要地位,且污染強(qiáng)度隨著城市距離的變大而降低,說明了污染來源主要是城市工業(yè)的污染。Yadav等[33]在分析尼泊爾加德滿都時(shí),得到了相似的結(jié)論,污染強(qiáng)度與生活垃圾和工業(yè)污染呈正相關(guān)。

2.4 沉積相中的OPEs

沉積物是污染物遷移轉(zhuǎn)化的重要介質(zhì)之一,OPEs作為新污染物,較多學(xué)者探究了沉積物中OPEs的濃度水平。上海市工業(yè)發(fā)展迅速,各種電器、裝橫材料、汽車等行業(yè)眾多,其阻燃劑和消泡劑使用量大。陳蕾[34]在對上海市沉積物中OPEs的污染特征研究中發(fā)現(xiàn)上海市河流沉積物OPEs濃度水平為62 ng·kg-1~280 000 ng·kg-1,長江口沉積物含量為216ng·kg-1~87 500 ng·kg-1,主要的污染物是TBEP,其次是TCEP。劉靜等[35]對珠江主干和東江河流表層沉積物中OPEs進(jìn)行分布概況的調(diào)查,結(jié)果表明沉積物樣品中均檢出不同濃度水平的7種OPEs,其總含量水平(Σ7OPEs)為24.0 ng·g-1~577 ng·g-1,其中珠江干流Σ7OPEs為55.0 ng·g-1~ 577 ng·g-1,東江為24.0 ng·g-1~ 293 ng·g-1,主要污染物為TPHP和TBEP。曾祥英等[36]對太湖西部入湖口沉積物中有機(jī)物調(diào)查中顯示OPEs的濃度水平在1.63 ng·g-1~21.9 ng·g-1,主要污染組分為TCPP和TCEP,并發(fā)現(xiàn)污染特征呈現(xiàn)明顯的點(diǎn)源排放,說明了OPEs的污染特性屬于定點(diǎn)排放。Alkan等[37]分析了獅子灣(西北地中海)OPEs在沉積物樣品中地表沉積物中9個(gè)OPEs,水平分布主要是4~227 ng·g-1dw(平均54 ng·g-1dw),濃度水平取決于工業(yè)活動(dòng)和廢水處理廠的位置。Xie等[38]對祁澳島紅樹林自然保護(hù)區(qū)進(jìn)行OPEs污染進(jìn)行調(diào)查,沉積物濃度明顯低于其他環(huán)境介質(zhì),發(fā)現(xiàn)OPEs富集濃度與疏水性KOW有關(guān),其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)可能略低于河流。

2.5 生物相中的OPEs

OPEs對生物影響的研究證實(shí)其具有毒害性,低濃度的OPEs會(huì)在生物體內(nèi)發(fā)生富集,部分微生物可對其產(chǎn)生耐藥性和生物可利用性。研究人員Pang等[39]在利用好氧堆肥和厭氧消化階段對OPEs進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),對比反應(yīng)前后濃度水平可以發(fā)現(xiàn),微生物可能吸收了污染物質(zhì)作為生物代謝所需要的能源,從而降低了OPEs的濃度水平。Wang等[40]在對野生的靈長類動(dòng)物體內(nèi)進(jìn)行化學(xué)品的測量,發(fā)現(xiàn)美國狒狒,哥斯達(dá)黎加的猴、干達(dá)的狒狒,黑猩猩,紅尾猴和紅色疣猴體內(nèi)含有TBOEP,說明OPEs已經(jīng)達(dá)到了生物吸入濃度水平。由于OPEs為人們生產(chǎn)生活需要,人體暴露水平高,在對人體OPEs檢測可以看到TDCP的代謝,并且證實(shí)磷酸雙(1,3-二氯丙基)酯(BDCPP)是TDCP的主要化合物特異性代謝產(chǎn)物,可在尿液中檢測到,這說明生物體內(nèi)存在OPEs[41]。Santín等[42]對12種河流魚類中OPEs進(jìn)行分析,結(jié)果表明,ΣOPEs水平高達(dá)2 423 ng·g-1lw,其中三溴新戊基磷酸(TBNPP)和三(異丙基苯基)磷酸(IPPP)較高,分別為37.4 ng·g-1lw ~125 ng·g-1lw、51.6 ng·g-1lw ~172 ng·g-1lw。Bekele等[43]在對生物體研究中,OPEs檢出率較高,濃度水平達(dá)到21.1 ng·g-1~3 510 ng·g-1,生物積累與其自身親酯性相關(guān),說明其生物富集可能會(huì)對生物造成健康風(fēng)險(xiǎn)。

3 OPEs源解析

在上述不同環(huán)境介質(zhì)OPEs賦存研究中,可以清楚的發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外OPEs的賦存狀況和可能產(chǎn)生的原因,這與其自身的污染傳播途徑密切相關(guān)。探究OPEs的源解析,研究OPEs產(chǎn)品釋放、排放強(qiáng)度以及環(huán)境歸趨,從而分析OPEs的污染途徑,有利于建立完整的風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng),為OPEs風(fēng)險(xiǎn)評估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。OPEs污染賦存途徑見圖2。

圖2 OPEs的污染賦存途徑

3.1 產(chǎn)品釋放

OPEs是鹵代阻燃劑的替代物,多以堿法合成。合成磷酸三間甲苯酯TCP以間甲酚與三氯氧磷為原料進(jìn)行堿法合成,產(chǎn)率93%,同時(shí)生成的6-硝基間甲酚是一種醫(yī)藥的中間體,這說明在合成OPEs過程中會(huì)對環(huán)境引入中間產(chǎn)物,可能會(huì)對生物存在危害作用[44]。OPEs的種類很多,在不同行業(yè)用途廣泛,如TBP在工業(yè)中可以用作飛機(jī)的液壓油、制動(dòng)液以及洗滌劑的消泡劑等;TCEP是氯代OPEs,常用于添加型阻燃劑和增塑劑,可用于聚氯乙烯、聚氨酯、酚醛樹脂以及聚乙酸乙烯酯;TBEP也可用于阻燃劑與增塑劑,在纖維素、聚乙烯醇等物質(zhì)中利用。

OPEs作為阻燃劑或增塑劑得到應(yīng)用之后,產(chǎn)品本身會(huì)揮發(fā)進(jìn)入大氣或被生物吸收,同時(shí)也可隨著地板等產(chǎn)品在回收甚至丟棄過程進(jìn)入環(huán)境介質(zhì)的循環(huán)中。如Lounis等[45]研究OPEs應(yīng)用到家具中,OPEs通過揮發(fā)進(jìn)入空氣中或在丟棄回收過程中直接進(jìn)入環(huán)境,從而造成OPEs濃度水平的增大。在其他物質(zhì)的合成中,OPEs作為中間產(chǎn)物被生產(chǎn)卻沒有被利用從而進(jìn)入廢水。如王媛媛[46]在OPEs類代謝物的合成與分離方法研究中,發(fā)現(xiàn)硫磷的代謝經(jīng)過氧化和水解反應(yīng)產(chǎn)生了對氧磷、對硝基苯以及硫代磷酸二乙酯等幾種代謝物,其中磷酸二乙酯直接排放到了污水中。

OPEs主要是用在各類生活家具和材料中,OPEs通過揮發(fā)、磨損和浸出逐漸擴(kuò)散到環(huán)境介質(zhì)當(dāng)中。Yin等[47]對西南內(nèi)陸城市PM2.5進(jìn)行分析,OPEs的濃度范圍為5.83 ng·m-3~6.91ng·m-3,主要為TBEP,TNBP,TCEP和TCPP,且具有明顯的季節(jié)變化。Yang等[48]調(diào)查華北地區(qū)室內(nèi)的空氣、灰塵以及寵物毛發(fā)中OPEs,發(fā)現(xiàn)室內(nèi)空氣,灰塵和寵物毛發(fā)樣品中的平均OPE濃度分別為52.1ng·m-3,3 510 ng·g-1和1 440 ng·g-1,人體相對也攝入了一定含量的OPEs。

3.2 OPEs排放強(qiáng)度

產(chǎn)品使用中的釋放和點(diǎn)、面源的環(huán)境排放是環(huán)境OPEs的主要輸入源。OPEs排放強(qiáng)度是表征其環(huán)境污染水平的重要參數(shù),OPEs不僅可以反映產(chǎn)品釋放的含量,也可以反映行業(yè)排放廢水中的含量,OPEs排放強(qiáng)度與其環(huán)境濃度顯著相關(guān)。產(chǎn)品使用中發(fā)生的釋放主要是由于添加型阻燃劑本身不穩(wěn)定易于進(jìn)入環(huán)境介質(zhì)中,常見的是空氣和廢水中。Kajiwara等[49]對日本新消費(fèi)產(chǎn)品進(jìn)行了兩種阻燃劑(溴化阻燃劑和有機(jī)磷酸鹽阻燃劑)分析,發(fā)現(xiàn)TPHP是主要污染物,在窗簾、插座、絕緣板中的濃度分別為820 000 ng·g-1、12 000 ng·g-1、8 700 ng·g-1,這也影響了空氣中OPEs的含量。

點(diǎn)源、面源的環(huán)境排放相較于產(chǎn)品使用中的釋放強(qiáng)度較大,其污染范圍更廣。點(diǎn)源污染的排放主要是在工業(yè)廢水和生活污水兩個(gè)方面。Choo等[50]人在不同飲用水處理廠中檢測到了OPEs,發(fā)現(xiàn)工廠附近的飲用水處理中廠OPEs含量最高,這也驗(yàn)證了OPEs的環(huán)境輸入量與工業(yè)廢水排放強(qiáng)度成正比。Fu等[51]人對紡織廢水處理廠和廢水排放的河流進(jìn)行監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)水中經(jīng)常檢測到OPEs,且紡織廠廢水OPEs含量相較于河水含量高,這也是點(diǎn)源排放的特點(diǎn)。Gao等[52]對北京市8家污水處理廠的生活污水和工業(yè)廢水進(jìn)行了分析,TEHP、磷酸三對甲苯酯(tripcresyl phosphate, TCP)和TBEP三種OPEs檢出率高,是主要的優(yōu)勢OPEs,這和其污水來源密切相關(guān)。OPEs面源污染排放主要是產(chǎn)品處置后地面徑流傳輸而造成OPEs的大面積污染狀況。呂佳佩等[12]在對太湖流域OPEs污染調(diào)查分析發(fā)現(xiàn),河流主要OPEs分別為TEP、TCPP和TCEP,而流域附近污水處理廠和工業(yè)廢水OPEs的流入可能是其主要來源。Pantelaki等[53]從希臘的河流和溪流以及沿海水域中采集水樣分析,發(fā)現(xiàn)TBOEP濃度最高,其次是TPHP、TNBP和TCPP,這與民營企業(yè)廢水OPEs特征相似,說明了河流OPEs的來源很大程度上是由于污水的流入,造成的河流傳輸引起的大面積污染狀況。

3.3 多介質(zhì)模型預(yù)測不同環(huán)境介質(zhì)中的OPEs

多介質(zhì)模型對污染物的環(huán)境歸趨預(yù)測以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),結(jié)合化合物的理化參數(shù)和環(huán)境特征因子,可對污染物在不同環(huán)境介質(zhì)中的分配和遷移過程進(jìn)行準(zhǔn)確定量的描述,是OPEs環(huán)境多介質(zhì)歸趨和風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的重要工具。研究表明,OPEs產(chǎn)品的研發(fā)、使用和丟棄回收是環(huán)境中主要輸入源。由于OPEs揮發(fā)性,其可以通過揮發(fā)、浸出等過程進(jìn)入環(huán)境中。OPEs擴(kuò)散到大氣后會(huì)隨著氣流運(yùn)動(dòng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的遷移,并且會(huì)隨著干濕沉降下落到河流和土壤當(dāng)中,同時(shí)土壤與大氣的土氣交換也成為了OPEs從空氣向土壤遷移的一個(gè)重要途徑。Kim等[54]對紐約的地表水、自來水、雨水和海水進(jìn)行OPEs的檢測,發(fā)現(xiàn)了主要污染物TCPP、TBOEP和TEP,地表水、雨水和海水中OPEs的含量水平相似,其濃度是自來水OPEs的3倍。通過對飲用水中的污染物的濃度進(jìn)行人體攝入的評估,人體每日對于OPEs的攝取量是9.6 ng·kg-1(體重)·d-1。

環(huán)境多介質(zhì)模型主要是結(jié)合污染物自身的特征、污染物釋放強(qiáng)度、環(huán)境因子等因素模擬污染物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化過程,為研究污染物質(zhì)環(huán)境歸趨提供一定的基礎(chǔ)?;谝荻确椒ǖ沫h(huán)境多介質(zhì)模型方程如下:

式中:Ci為單元i中的污染物強(qiáng)度,mol·cm-3;Si為單元i中的污染物源強(qiáng),mol·h-1;kij為以單元i的基礎(chǔ),污染物在單元i和單元j之間的質(zhì)量交換的遷移系數(shù),mol·h-1;Aij為相應(yīng)單元間的交換面積,cm2;Vi為單元i的體積,cm3;Cij為在單元j處于平衡時(shí),單元i中的污染物濃度,mol·cm-3,并有Cij=CiHij,Hij為單元i到j(luò)的分配系數(shù);Ki為單元i中發(fā)生反應(yīng)的速率常數(shù),h-1;αi:當(dāng)為降解反應(yīng)時(shí),αi=-1,當(dāng)為生成反應(yīng)時(shí),αi=1;qv,ij和qv,ji為相應(yīng)的對流體流量,cm-3·h-1。

王賀等[55]利用逸度模型理論對東北地區(qū)的三江平原鄰苯二甲酸酯(Phthalates,PAEs)的流動(dòng)和分配進(jìn)行了模擬,導(dǎo)入了水體、沉積物、植物沉水和植物浮水等四個(gè)重要介質(zhì),對PAEs在不同環(huán)境介質(zhì)通量進(jìn)行了預(yù)測,結(jié)果表明生態(tài)系統(tǒng)的主要污染物輸入源是七星河。崔蘊(yùn)涵等[56]基于逸度模型理論對中國鄰苯二甲酸二(2-乙基)(Di(2-ethylexhyl)phthalate,DEHP)進(jìn)行物質(zhì)流分析,發(fā)現(xiàn)DEHP在中國各環(huán)境介質(zhì)中平均環(huán)境濃度不斷上升,通過數(shù)據(jù)分析DEHP的蓄積地主要是沉積物,其次是水體和土壤。Zhang等[57]基于地理參考建立多媒體模型,評估了長江三角洲地區(qū)DEHP的環(huán)境歸趨和排放強(qiáng)度,通過對空氣,地表水、土壤和沉積物四種環(huán)境介質(zhì)樣品進(jìn)行檢測,聯(lián)合城市工業(yè)影響分析,發(fā)現(xiàn)DEHP主要儲(chǔ)存在沉積物中。

4 總結(jié)與展望

通過介紹了OPEs的理化性質(zhì),分析其在不同環(huán)境介質(zhì)中的賦存狀況,并總結(jié)了OPEs在環(huán)境中的污染特征和遷移的主要途徑,主要闡述了源頭輸入、環(huán)境排放以及環(huán)境多介質(zhì)模型預(yù)測等方面。研究發(fā)現(xiàn),在生產(chǎn)生活中OPEs產(chǎn)品的排放和環(huán)境釋放是其主要輸入源,沉積物中OPEs種類最多。研究新污染物OPEs的賦存狀況,有利于精準(zhǔn)治理污染,建立完善的新污染物環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)篩查評估體系。

未來的研究建議優(yōu)先考慮以下三個(gè)方面:OPEs賦存分析、OPEs風(fēng)險(xiǎn)分析和OPEs全生命周期分析。

(1)OPEs的賦存分析。OPEs的賦存受到自身理化性質(zhì)和多種環(huán)境因素的共同影響,污染特征分析十分復(fù)雜,如何對OPEs進(jìn)行及時(shí)的篩選和防控,這就需要開發(fā)一種非靶向篩查分析方法,對OPEs的賦存狀況進(jìn)行分析,從而尋求針對性的環(huán)境管理對策。

(2)OPEs的風(fēng)險(xiǎn)分析。OPEs具有來源廣、毒性強(qiáng)和穩(wěn)定性高等特點(diǎn),各個(gè)地區(qū)賦存條件相差較大,針對不同區(qū)域需要結(jié)合具體的情況來研究制定合理的防治措施,只有各個(gè)學(xué)者和政府機(jī)關(guān)因地制宜,把不確定性因素進(jìn)一步明確,應(yīng)用模型預(yù)測污染物的評估精度和準(zhǔn)確度將會(huì)進(jìn)一步提升,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的防控策略。

(3)OPEs的全生命周期分析。OPEs在不同環(huán)境中生物途徑變化復(fù)雜,為了盡快建立OPEs的風(fēng)險(xiǎn)防控體系,應(yīng)關(guān)注OPEs在不同生命周期下不同階段可能產(chǎn)生的不同形態(tài),從全生命周期角度來分析OPEs的源和匯,有利于OPEs的風(fēng)險(xiǎn)管控。

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